쇼트, 콘덴서 성능 향상 위해 세계 최초로 유리 대 알루미늄 밀봉 리드 장치 선보여
세계적인 테크놀로지 그룹이자 특수유리 전문기업 쇼트(SCHOTT)는 알루미늄 전해질 콘덴서를 위한 완벽한 유리 밀봉 리드 시스템을 세계 최초로 개발, 국내에 출시한다. 쇼트의 특허 기술인 유리 대 알루미늄 밀봉(Glass to Aluminum Sealing, 이하 GTAS®) 기술을 기반으로 한 콘덴서 리드 장치를 사용하면 습기를 차단하여 더 오래 가고 더 강력한 콘덴서를 구현할 수 있다.
오늘날 전자 기기 및 시스템의 발전으로 전력 저장 장치인 알루미늄 전해질 콘덴서의 수요가 점차 증가하고 있다. 전기차, 고전력 시스템, 재생에너지, 방위항공, 중공업 등 모두 과중한 전력 수요를 감당하기 위해 알루미늄 전해질 콘덴서를 사용하고 있으며, 높은 성능을 위한 콘덴서의 기술적 요건 역시 까다로워 지고 있다.
알루미늄 전해질 콘덴서가 효율적이고 안정적이긴 하지만, 콘덴서 하우징 소재 및 디자인으로 인해 그 성능이 제한을 받는 경우가 많다. 예를 들어, 터미널 밀봉이 불완전할 경우 습기가 침투해 전해질이 증발하고, 장기적으로는 성능 저하로 이어진다. 이런 성능 손실에 대비해 오버사이즈, 혹은 여러 개의 콘덴서를 사용하기도 하는데, 이는 필요한 조치이긴 하나 비용 및 공간 관리 측면에서 이상적인 해결책은 아니다.
이를 위해 독일 란슛에 위치한 쇼트 전자 패키징(SCHOTT Electronic Packaging)은 장기간에 걸친 전해질의 증발을 완화하고 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 혁신적 솔루션을 개발하였다. 75년간 쌓아온 유리 대 금속 밀봉 기술(glass-to-metal sealing, GTMS) 경험을 바탕으로 쇼트는 현재 업계 최초로 GTAS® 제품을 생산하기 위해 새롭게 역량을 강화하고 있다. 현재 콘덴서 밀봉에 널리 활용되는 폴리머는 유기질 특성 상, 시간이 갈수록 노후화되어 결국 밀봉 기능이 약화된다. 이 약화된 폴리머 밀봉을 통해 침투된 습기는 전해질을 증발시키고 전력 용량에도 상당한 손실을 일으킨다.
전해질 누출에 대한 해법은 콘덴서 리드 장치에 있다. 쇼트 R&D 총괄인 헬무트 하틀(Helmut Hartl)은 GTAS 기술을 콘덴서에 사용할 경우 장점을 다음과 같이 설명한다. “폴리머나 다른 유기 화합물로 만들어진 밀봉을 특수 유리 소재로 교체하면, 콘덴서 터미널을 알루미늄 리드에 완벽하게 밀봉할 수 있다. 누출 방지 GTAS® 리드장치를 핀(pin seal) 지점에 구축하면, 콘덴서에 습기 침투를 막아 전해질 증발의 가능성을 차단한다.
콘덴서의 안정성과 수명 연장에 전례없이 도움이 되는 GTAS® 기술은 또한, 거의 무제한 고객별 맞춤화가 가능하다. 유리로 완벽하게 밀봉된 리드 장치는 방사형 콘덴서, 축 콘덴서, 스냅인 콘덴서, 초고용량 콘덴서, 전기 이중층 콘덴서 등 다양하게 적용할 수 있으며, 콘덴서 캔 사이즈와 관계없이 사용 가능하다.
많은 가혹한 환경에서 안전성이 핵심적인 기기에 수십년간 표준으로 적용되어 온 유리 밀봉 기술에는 단순히 알루미늄 콘덴서의 전해질 손실을 방지하는 차원을 넘어, 다양한 장점이 있다. GTAS® 기술은 영하 40도에서 영상 150도까지 견딜 수 있으며, 어떤 경우에는 이런 범위를 넘는 악조건을 견디기도 한다. 유리 밀봉의 누출방지 특성은 표준 크기, 혹은 정전용량이 더 크고 크기는 작은, 고밀도의 콘덴서를 개발할 때에도 사용 가능하다. 이러한 장점 덕분에 콘덴서의 보관 기간뿐만 아니라 콘덴서 자체의 수명도 늘어난다.
헬무트 하틀 R&D 총괄은 콘덴서용 GTAS® 기술에 대하여 “지금은 콘덴서 개발에 있어 매우 흥미로운 시점이다. 우리는 전기차와 재생에너지원 등 콘덴서를 사용하는 차세대 전력 응용 분야가 지속적으로 성장하는 것을 매일 경험하고 있다. GTAS® 기술은 미래의 일상 생활을 바꿀 수 있는 여러 분야에서 보다 안정적이고, 보다 오래 가는 전기 저장 성능을 지원할 수 있도록 완벽한 시점에 등장하였다.” 라고 전망하였다.
